Механизмы передачи гормонального сигнала в клетку (трансдукция)

1. Мембранно-внутриклеточный (действие гидрофильных гормонов).

Передача сигнала в клетку через мембранные рецепторы (проводники сигнала). Рецепторы – интегральные белки мембран. На наружной поверхности плазма­леммы образуется гормон-рецепторный комплекс, что ведёт к изменению пространственной структуры белка. Это генерирует новый сигнал на внутренней стороне мембраны по одному из 3 механизмов, поэтому → 3 типа рецепторов

Типы рецепторов:

1) Рецепторы первого типа – трансмембранные аллостерические ферменты из одной полипептидной цепи,активный центр расположен на внутренней стороне мембраны. К этому типу принадлежат рецепторы инсулина.
Связывание сигнального вещества (гормона) ведет к димеризации рецептора. При этом фермент активируется и фосфорилирует остатки тирозина в ряде белков (GluT и др.). В первую очередь – автофосфорилирование молекулы самого рецептора, после чего с нейсвязывается белок - переносчик сигнала к внутриклеточным протеинкиназам.

2) Рецепторы второго типа – олигомерные мембранные белки, образующие лиганд-активируемый ионный канал. Связывание лиганда (гормона) ведет к открыванию канала для ионов Na⁺, К⁺ или Cl^-. По такому механизму осуществляется действие нейромедиаторов: ацетилхолин (никотиновые рецепторы: Na⁺- и К⁺-каналы), ГАМК (А-рецептор: Cl^--канал), ангиотензин и др.

3) Рецепторы третьего типа – сопряжены с ГТФ-связывающими белками. Полипептидная цепь рецептора включает семь трансмембранных тяжей. Рецепторы передают сигнал с помощью ГТФ-связывающих белков G -белков
(Gs – стимулирует аденилатциклазу, Gi – ингибирует аденилатциклазу, Gq – активирует фосфолипазу С) на белки-эффекторы (ферменты или ионные каналы), которые изменяют концентрацию вторичных посредников (мессенджеров) или ионов.

Например, Gs активирует аденилатциклазу, локализованную на внутренней стороне мембраны и катализирующую превращение АТФ в цАМФ.

Схема мембранно-внутриклеточного действия гормонов на метаболизм клетки

СХЕМА. Этапы преобразования сигнала G -белками с передачей на циклоАМФ

При связывании гормона с рецептором третьего типа конформация рецептора меняется и Г-Р комплекс приобретает способность присоединять G-белок. В неактив­ном состоянии G-белок связан с ГДФ. Ассоциация G-белка с рецептором ведёт к обмену ГДФ на ГТФ, G-белок активируется, отделяется от рецептора, диссоциирует на 2 части. Активная α-субъединица G-белка переносит сигнал на белки-эффекторы. Если белок-эффектор – аденилатциклаза, то он преобразует АТФ в цАМФ. Медленный гидролиз связанного с α-субъединицей ГТФ до ГДФ переводит активную α-субъединицу G-белка в неактивное состояние и она вновь ассоциирует с остальной βγ-частью молекулы → G-белок возвращается в исходное состояние. цАМФ нарабатывается в клетку, пока сохранен комплекс «гормон-рецептор» (Г-Р).

(1 молекула активного комплекса способствует образованию от 10 до 100 цАМФ).

СХЕМА. Активация 2-х форм гуанилатциклазы первичными мессенджерами